Звуки помогли повысить урожайность
Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.
Долгое время ботаники полагали, что развитие растений определяется главным образом светом, влагой, температурой, химическим составом почвы. Но за последние годы появилось достаточно данных, которые указали, что растения способны реагировать и на механические воздействия, включая звуковые колебания.
Конечно, они не слышат, как животные, поскольку лишены органов слуха и у них нет нервной системы. Тем не менее выяснилось, что механические колебания могут влиять на работу генов, а также запускать защитные и другие физиологические реакции.
В 2014 году американские ботаники провели эксперимент с резушкой Таля (Arabidopsis thaliana), который показал, насколько избирательно растения реагируют на вибрации. Когда ученые воспроизводили вибрации, возникающие при поедании листьев гусеницей, Arabidopsis thaliana начинала вырабатывать больше глюкозинолатов — защитных веществ, отпугивающих вредителей и многих растительноядных насекомых.
Именно результаты этого эксперимента стали одним из стимулов для дальнейших исследований, посвященных использованию акустических воздействий для управления ростом и развития сельскохозяйственных культур.
Специалисты калифорнийской компании Haivya во главе с Андреа Отт-Даль (Andrea Ott-Dahl) разработали «биоакустический протокол культивирования и коммуникации» (Bioacoustic Cultivation and Communication Protocol, BCCP), который представляет собой систему управления развитием растений с помощью специальных акустических сигналов. По данным разработчиков, эти сигналы создают структурированные звуковые поля, влияющие на процессы роста, физиологии и метаболизма растений без химических веществ или изменения генома.
Технология не связана с музыкой в привычном смысле. Система использует специально сконструированные акустические последовательности — комбинации частот и временных параметров сигнала, которые можно воспроизводить через любой динамик на громкости не выше 80 децибел, примерно так же звучит шумный ресторан.
Разработчики Haivya подчеркнули, что именно точная настройка звуковых последовательностей отличает их метод от предыдущих технологий, используемых в биоакустических экспериментах. Протокол подбирает параметры воздействия под конкретные задачи — например, ускорение роста, повышение урожайности, изменение морфологии растений или регулирование состава вторичных метаболитов.
Акустическая стимуляция начинается сразу после прорастания семян и продолжается весь жизненный цикл растения. При этом звуковые комбинации меняются по мере роста культуры. На раннем этапе акцент делают на развитии корневой системы. Затем программа переключается на стимуляцию вегетативного роста и формирование будущих плодов или соцветий. Для каждой стадии разработчики подбирают конкретный набор частот.
В серии контролируемых экспериментов Отт-Даль и ее коллеги проверили технологию на нескольких видах растений, включая четыре сорта конопли, мелиссу, базилик, мяту, болгарский перец, сою. Каждый опыт проводили на двух группах — контрольной и исследовательской. Растения в обеих группах выращивали при одинаковых освещении, температуре, влажности, поливе и питании. Различие заключалось лишь в том, что исследовательскую группу подвергли звуковой обработке двумя разными протоколами BCCP.
Ученые измеряли у растений скорость прорастания, развитие корневой системы, размеры, количество плодов, расход воды, содержание питательных веществ. По результатам экспериментов, в исследовательской группе выраженный эффект наблюдался у всех видов. Звуковое воздействие приводило к более быстрому прорастанию, более мощным корням, к увеличению количества побегов. Но наибольшее внимание авторов научной работы привлекли показатели урожайности.
Так, один протокол BCCP был связан с повышением урожайности в диапазоне от 34 до 104 процентов. Другой — с ускорением цикла развития некоторых растений на 10-25 процентов и сокращением созревания на несколько дней.
Отдельные эксперименты с коноплей показали еще более заметный эффект. Объем пригодной для продажи биомассы вырос на 90 процентов, а потребление воды снизилось на 34 процента на единицу полученной продукции.
Однако следует отметить, что ученые проводили эксперименты на небольшом количестве растений — от одного до шести саженцев каждого вида, поэтому результаты пока нельзя считать однозначно доказанными. Если ученые проверили технологию только на трех растениях каждого вида и увидели, что они дали лучшую урожайность по сравнению с контрольной группой, это еще не означает, что такой же результат повторится на тысячах растений в поле. Разница могла появиться случайно из-за особенностей конкретных образцов, условий выращивания или других факторов.
Научное сообщество сохраняет осторожность касательно выводов команды Отт-Даль. Исследование пока не прошло независимую экспертную оценку. Специалисты считают, что результаты необходимо проверить в новых экспериментах с большим количеством образцов и воспроизвести опыты в разных лабораторных условиях.
Точный механизм действия протоколов BCCP на растения пока остается плохо изученным. Одно из возможных объяснений связано с механотрансдукцией — способностью растений воспринимать механические воздействия и преобразовывать их в биохимические сигналы. Под действием вибраций могут активироваться механочувствительные каналы клеточных мембран, вызывая изменения концентрации сигнальных ионов, прежде всего кальция, и запуская каскад реакций, связанных с ростом и развитием растений.
Есть и другое возможное объяснение. Звуковые волны могут воздействовать не только непосредственно на растения, но и на окружающую их среду — например, изменять физические свойства почвы и процессы, происходящие в зоне корневой системы.
Выводы исследователей размещены в открытом доступе на платформе ResearchGate в виде препринта.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из МФТИ и Объединенного института ядерных исследований завершили комплексный анализ поведения констант связи Стандартной модели на высоких энергиях. Используя ренормализационную группу, авторы оценили вероятность того, что наш вакуум — физическое состояние, в котором существует все вещество во Вселенной,— рано или поздно «провалится» в более глубокое энергетическое состояние.
Если у вас есть выбор между лестницей и лифтом, выбирайте лестницу. Согласно результатам нового исследования, у людей, регулярно поднимающихся пешком по лестнице, риск скончаться от сердечно-сосудистых проблем ниже на 39%, а от любых других причин — на 24%, чем у тех, кто пользуется лестницей лишь иногда.
Ученые напрямую визуализировали квантовые структуры, которые лежат в основе высокотемпературной сверхпроводимости. Эксперимент восполнил давний пробел между поведением одиночных частиц и возникновением сверхпроводящего тока, показав, как изолированные электронные «дырки» внутри кристалла объединяются в квазиодномерные молекулы.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии